KR20200118773A - Flexible tactile actuator - Google Patents

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KR20200118773A
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김형준
박명선
이종훈
강지구
김남석
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주식회사 씨케이머티리얼즈랩
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a flexible tactile actuator capable of providing various tactile senses to a user may comprise: a tactile transfer unit including magnetic particles capable of polarization in response to an external magnetic field and a matrix layer containing the magnetic particles, wherein the tactile transfer unit can be bent; a magnetic field generation unit located below the tactile transfer unit and generating a magnetic field in the tactile transfer unit; and a film-shaped elastic member fixed so that at least a part of the elastic member is in surface contact with an upper surface of the magnetic field generation unit and in surface contact with one of an upper surface and a lower surface of the tactile transfer unit.

Description

플렉시블 촉각 액추에이터{FLEXIBLE TACTILE ACTUATOR}Flexible tactile actuator {FLEXIBLE TACTILE ACTUATOR}

이하의 설명은, 플렉시블 촉각 액추에이터에 관한 것이다.The following description relates to a flexible tactile actuator.

햅틱스(Haptics)는 촉감에 관한 기술로서, 구체적으로 전자기기의 사용자에게 키보드, 마우스, 조이스틱, 및 터치스크린 등을 통해 촉각과 힘, 운동감 등을 느끼게 하는 기술을 말한다. 기존에는 전자기기와 인간이 정보를 주고 받을 때 시각 또는 청각적인 수단이 주를 이루었으나, 최근 들어 더욱 구체적이고 실감나는 정보 전달을 위해 햅틱 기술이 주목 받고 있다.Haptics is a technology related to tactile sensation, and specifically refers to a technology that allows users of electronic devices to feel tactile sensation, strength, and motion through a keyboard, mouse, joystick, and touch screen. In the past, when information is exchanged between electronic devices and humans, visual or auditory means have mainly been used, but haptic technology has recently been attracting attention for more specific and realistic information delivery.

일반적으로 햅틱 기술을 위한 햅틱 제공 장치로는 관성형 액추에이터(Inertial actuator), 압전형 액추에이터(Piezoelectric actuator), 전기활성폴리머형 액추에이터(Electro-active polymer actuator, EAP) 등이 사용된다.In general, as a haptic providing device for haptic technology, an inertial actuator, a piezoelectric actuator, and an electro-active polymer actuator (EAP) are used.

관성형 액추에이터로는 자기회로에 연결된 중량체에 의해 발생하는 편심력으로 진동을 발생시키는 편심 모터(Eccentric rotation motor, ERM), 탄성 스프링과 자기회로에 연결된 중량체에 의해 발생하는 공진주파수를 이용하여 진동의 세기를 최대화시키는 선형 공진 액추에이터(Linear resonant actuator, LRA)가 있다.The inertial actuator uses an eccentric rotation motor (ERM) that generates vibration by an eccentric force generated by a weight connected to a magnetic circuit, and a resonant frequency generated by an elastic spring and a weight connected to the magnetic circuit. There is a linear resonant actuator (LRA) that maximizes the intensity of vibration.

종래기술인 햅틱 제공 장치 중 선형 공진 액추에이터에 대하여, 대한민국 등록특허공보 제 10-1461274 호(명칭: 선형진동모터), 대한민국 공개특허공보 제 10-2016-0021160 호(명칭: 탄성 부재 및 이를 구비한 선형 진동 모터)가 있다. 그러나 이러한 액추에이터들은 부피가 매우 크고 특정한 공간 제한을 만족시키는 데 어려움이 있다.For linear resonance actuators among conventional haptic providing devices, Korean Patent Publication No. 10-1461274 (Name: Linear Vibration Motor), Korean Patent Publication No. 10-2016-0021160 (Name: Elastic member and Linear Resonant Actuator with the same) Vibration motor). However, these actuators are very bulky and have difficulty meeting specific space limitations.

압전형 액추에이터는 전기장에 의해 순간적으로 외형이 변하는 압전 소자를 중심으로, 탄성체 등을 이용하여 바(Bar)나 디스크(Disk) 형태로 구동하는 소자이며, 종래기술로는, 대한민국 등록특허공보 제 10-1075263 호(명칭: 셀룰로오스 종이 작동기 필름을 이용한 햅틱 액추에이터) 및 미국 공개특허공보 제 US2014/0145555 호(명칭: THIN-FILM PIEZOELECTRIC ELEMENT, THIN-FILM PIEZOELECTRIC ACTUATOR, THIN-FILM PIEZOELECTRIC SENSOR, HARD DISK DRIVE, AND INKJET PRINTER APPARATUS)가 있다. 그러나 이 기술은 햅틱 응용에 적당한 효과를 제공하기 위해 통상적으로 수백 볼트의 전압을 필요로 하며, 휘어짐에 있어서 깨지기 쉬우므로 실시자에게 충분한 내구 수명을 제공할 수 없다는 한계를 지니고 있다.A piezoelectric actuator is an element driven in the form of a bar or disk using an elastic body, centering on a piezoelectric element whose external shape changes instantaneously by an electric field. As a prior art, Korean Patent Publication No. 10 -1075263 (name: haptic actuator using cellulose paper actuator film) and U.S. Patent Application Publication No. US2014/0145555 (name: THIN-FILM PIEZOELECTRIC ELEMENT, THIN-FILM PIEZOELECTRIC ACTUATOR, THIN-FILM PIEZOELECTRIC SENSOR, HARD DISK DRIVE, AND INKJET PRINTER APPARATUS). However, this technology typically requires a voltage of several hundred volts in order to provide a suitable effect for haptic applications, and is fragile in bending, and thus has a limitation in that it cannot provide a sufficient durability life to the practitioner.

전기활성폴리머형 액추에이터는 외부 전력에 의해 특정한 메커니즘을 갖는 고분자 백본(Backbone)의 기능기(Functional group)에 의해 외형이 변하는 것을 주요 원리로 하여 전기활성 폴리머 필름을 질량체에 붙여 반복된 움직임을 제공하여 구동하는 소자로서, 종래 기술로는 미국 특허공개공보 제 US2013/0335354 호(명칭: ULTRA-THIN INERTIAL ACTUATOR) 및 미국 특허공개공보 제 US2014/081879 호(명칭: SYSTEM INCLUDING ELECTROMECHANICAL POLYMER SENSORS AND ACTUATORS)가 있다. 이 기술은 외부 산화에 대하여 내구성이 문제되며, 햅틱 응용을 위해서 수백 볼트의 전압을 필요로 한다는 단점이 있다.The electroactive polymer type actuator is based on the main principle that the appearance is changed by the functional group of the polymer backbone having a specific mechanism by external power, and the electroactive polymer film is attached to the mass to provide repeated movement. As a driving element, there are U.S. Patent Publication No. US2013/0335354 (name: ULTRA-THIN INERTIAL ACTUATOR) and U.S. Patent Publication No. US2014/081879 (name: SYSTEM INCLUDING ELECTROMECHANICAL POLYMER SENSORS AND ACTUATORS) as a driving device. . This technology has a disadvantage in that durability is a problem against external oxidation, and a voltage of several hundred volts is required for haptic applications.

그 밖에 상기 햅틱 제공 장치 외에도 형상기억합금을 이용하여 플렉시블하면서도 햅틱 응용이 가능한 기술이 미국 특허공개공보 제 US 2011/0173970 호(명칭: FLEXIBLE ACTUATOR BASED ON SHAPE MEMORY ALLOY SHEET)에 개시되어 있다. 그러나 상기 선행기술은 높은 온도를 필요로 하는 것과 크랙이 발생할 수 있다는 단점이 있어 장기간 안정적으로 구동하기에는 어려움이 있다.In addition to the haptic providing device, a flexible yet haptic application technology using a shape memory alloy is disclosed in U.S. Patent Laid-Open Publication No. However, the prior art is difficult to stably drive for a long period of time because it requires a high temperature and has disadvantages that cracks may occur.

따라서, 얇고 플랙시블하면서도 낮은 전압으로 구동이 가능하여 다양한 기기에 적용이 가능하고, 단순 진동에서 나아가 더욱 감성적이고 복잡한 정보를 효과적으로 전달할 수 있는 촉각 전달 구조에 대한 연구가 필요하다.Accordingly, there is a need for a study on a tactile transmission structure capable of effectively transmitting more sensitive and complex information beyond simple vibrations, which can be applied to various devices since it is thin and flexible and can be driven with a low voltage.

일 실시 예의 목적은 얇고 부피가 작고 플렉시블하여 다양한 기기에 적용이 가능한 플렉시블 촉각 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of an embodiment is to provide a flexible tactile actuator that is thin, small in volume, and flexible, so that it can be applied to various devices.

또한, 전자기기 전체 또는 국부적인 촉감을 제공하고, 자기장 생성부의 세기, 또는 주파수를 제어하여 진동 외에도 '두드림'과 같은 촉감을 사용자에게 전달하는 것이 가능한 플렉시블 촉각 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a flexible tactile actuator capable of providing a whole or local tactile sensation of an electronic device, and transmitting a tactile sensation such as'tapping' to a user in addition to vibration by controlling the strength or frequency of the magnetic field generating unit.

또한, IT 분야의 VR 장갑, 게임 컨트롤러, 스마트 의류 등, 기기의 내부에 장착되는 것뿐만 아니라 외부에 장착되어 사용자의 피부를 직접 타격하여 국부적 촉감 및 실시간 촉각 전달이 가능한 플렉시블 촉각 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is to provide a flexible tactile actuator capable of local tactile sensation and real-time tactile sensation by directly hitting the user's skin by being mounted on the outside as well as being mounted inside the device such as VR gloves, game controllers, and smart clothing in the IT field. The purpose.

일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터는, 외부 자기장에 반응하여 분극이 가능한 자성입자 및 상기 자성입자를 함유하는 매트릭스 레이어를 포함하고, 휘어질 수 있는 촉각 전달부; 상기 촉각 전달부의 하방에 위치하고, 상기 촉각 전달부에 자기장을 발생시키는 자기장 생성부; 및 적어도 일부가 상기 자기장 생성부의 상면에 면 접촉하고, 상기 촉각 전달부의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면과 면 접촉하도록 고정되는 막 형상의 탄성 부재를 포함할 수 있다.A flexible tactile actuator according to an embodiment includes: a tactile transmission unit including magnetic particles capable of polarization in response to an external magnetic field and a matrix layer containing the magnetic particles, and capable of being bent; A magnetic field generating unit located below the tactile transmission unit and generating a magnetic field on the tactile transmission unit; And a film-shaped elastic member, at least partially in contact with the upper surface of the magnetic field generating unit and fixed to surface contact with any one of the upper and lower surfaces of the tactile sensation transmitting unit.

상기 탄성 부재의 탄성 계수는, 상기 촉각 전달부의 탄성 계수보다 작을 수 있다.The elastic modulus of the elastic member may be smaller than the elastic modulus of the tactile transmission unit.

상기 탄성 부재의 양 단부는 각각 내측 또는 외측으로 절곡되고, 상기 절곡된 양 단부는 상기 자기장 생성부의 상면에 부착되고,Both ends of the elastic member are bent inward or outward, respectively, and both ends of the bent are attached to an upper surface of the magnetic field generating unit,

상기 촉각 전달부는, 상기 탄성 부재의 상면에 고정되는 플렉시블 촉각 액추에이터.The tactile transmission unit is a flexible tactile actuator fixed to an upper surface of the elastic member.

상기 촉각 전달부는, 상기 탄성 부재의 하면에 고정될 수 있다.The tactile transmission unit may be fixed to a lower surface of the elastic member.

일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터는 외부 자기장에 반응하여 분극이 가능한 자성입자 및 상기 자성입자를 함유하는 매트릭스 레이어를 포함하고, 휘어질 수 있는 촉각 전달부; 상기 촉각 전달부의 하방에 위치하고, 상기 촉각 전달부에 자기장을 발생시키는 자기장 생성부; 상기 자기장 생성부의 상측에 위치하고, 상측이 개방된 형상을 갖는 탄성 부재; 및 상기 탄성 부재의 상측을 커버하도록 상기 탄성 부재에 연결되는 폴리머 커버를 포함할 수 있고, 상기 촉각 전달부의 상면은 상기 폴리머 커버의 하면에 면 접촉하도록 고정될 수 있다.A flexible tactile actuator according to an embodiment includes a magnetic particle that can be polarized in response to an external magnetic field and a tactile transmission unit that can bend and include a matrix layer containing the magnetic particles; A magnetic field generating unit located below the tactile transmission unit and generating a magnetic field on the tactile transmission unit; An elastic member located on the upper side of the magnetic field generating unit and having an open upper side; And a polymer cover connected to the elastic member to cover an upper side of the elastic member, and an upper surface of the tactile transmission part may be fixed to surface contact with a lower surface of the polymer cover.

상기 폴리머 커버는, 상기 탄성 부재의 두께보다 얇고, 상기 탄성 부재의 재질보다 유연할 수 있다.The polymer cover may be thinner than a thickness of the elastic member and may be more flexible than a material of the elastic member.

상기 촉각 전달부는 자기유변탄성체일 수 있다.The tactile transmission unit may be a magnetorheological elastic body.

상기 자기장 생성부는 휘어질 수 있는 유연한 소재로 형성될 수 있다.The magnetic field generator may be formed of a flexible material that can bend.

상기 자기장 생성부는, 절연 필름; 및 상기 절연 필름의 양 면 중 어느 하나의 면에 인쇄될 수 있고, 원형, 타원형 또는 다각형의 모양으로 복수회 감긴 형상을 갖는 제 1 자기장 생성 회로를 포함할 수 있다.The magnetic field generating unit may include an insulating film; And a first magnetic field generating circuit that may be printed on any one of both sides of the insulating film and has a shape wound a plurality of times in a circular, elliptical, or polygonal shape.

상기 자기장 생성부는, 상기 절연 필름의 양면 중 다른 하나의 면에 인쇄될 수 있고, 원형, 타원형 또는 다각형의 모양으로 복수회 감긴 형상을 갖는 제 2 자기장 생성 회로를 더 포함할 수 있다.The magnetic field generating unit may be printed on the other side of both sides of the insulating film, and may further include a second magnetic field generating circuit having a shape wound a plurality of times in a circular, elliptical, or polygonal shape.

상기 자기장 생성부는, 접착제로 접착되는 복수 개의 연성회로기판을 포함할 수 있고, 상기 복수 개의 연성회로기판은 각각, 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성 회로를 포함할 수 있다.The magnetic field generating unit may include a plurality of flexible circuit boards bonded with an adhesive, and each of the plurality of flexible circuit boards may include a magnetic field generating circuit for generating a magnetic field.

상기 촉각 전달부는, 적어도 일부분이 상기 자기장 생성부로부터 상방으로 이격되어 설치될 수 있고, 이격된 높이는 0.1mm 이상 3mm 이하일 수 있다.At least a portion of the tactile transmission unit may be installed to be spaced upward from the magnetic field generating unit, and the separated height may be 0.1 mm or more and 3 mm or less.

상기 매트릭스 레이어의 인장강도는 0.02 N/mm^2 이상 8.85 N/mm^2 이하일 수 있고, 상기 매트릭스 레이어의 연신률은 65% 이상 700% 이하일 수 있다.The tensile strength of the matrix layer may be 0.02 N/mm^2 or more and 8.85 N/mm^2 or less, and the elongation of the matrix layer may be 65% or more and 700% or less.

상기 탄성 부재는, 0.5GPa 이상 6.1GPa 이하의 영률 값을 가질 수 있다.The elastic member may have a Young's modulus value of 0.5 GPa or more and 6.1 GPa or less.

상기 촉각 전달부는, 상기 촉각 전달부의 부피 대비 상기 자성입자의 함유량이 4 vol% 이상 60 vol% 이하일 수 있다.In the tactile transmission unit, the content of the magnetic particles relative to the volume of the tactile transmission unit may be 4 vol% or more and 60 vol% or less.

상기 탄성 부재는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리이미드 소재 중 어느 하나 이상의 소재를 포함하여 형성될 수 있다.The elastic member may be formed of any one or more of polyethylene terephthalate and polyimide material.

일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터의 제조 방법은, 미리 마련된 틀에 매트릭스 소재를 투입하는 매트릭스 소재 투입 단계; 상기 틀에 자성입자를 투입하는 자성 입자 투입 단계; 상기 매트릭스 소재 및 자성 입자를 고르게 뒤섞이도록 혼합하는 단계; 상기 매트릭스 소재에 경화제를 투입하는 경화제 투입 단계; 상기 촉각 전달부의 상하 방향으로 자기장을 인가해주는 자기장 인가 단계; 탄성 부재의 적어도 일부가 상기 촉각 전달부의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면과 면 접촉하도록 부착시키는 탄성 부재 부착 단계; 및 상기 탄성 부재의 적어도 일부를 자기장 생성부의 상면에 면 접촉하도록 부착시키는 자기장 생성부 부착 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a flexible tactile actuator according to an embodiment includes: a matrix material input step of injecting a matrix material into a pre-prepared frame; Injecting magnetic particles into the frame; Mixing the matrix material and magnetic particles to be evenly mixed; Adding a curing agent to the matrix material; A magnetic field application step of applying a magnetic field in the vertical direction of the tactile transmission unit; Attaching the elastic member so that at least a portion of the elastic member is in surface contact with one of the upper and lower surfaces of the tactile transmission unit; And attaching at least a portion of the elastic member to the upper surface of the magnetic field generating unit in surface contact.

일 실시 예에 의하면, 사용자에게 다양한 촉각을 제공할 수 있는 플렉시블 촉각 액추이터를 제공할 수 있다.According to an embodiment, a flexible tactile actuator capable of providing various tactile sensations to a user may be provided.

일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터에 의하면, 얇고 부피가 작고, 휘어질 수 있어서, 다양한 기기에 적용이 가능할 수 있다.According to the flexible tactile actuator according to an embodiment, since it is thin, has a small volume, and can be bent, it can be applied to various devices.

일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터에 의하면, 탄성 부재가 촉각 전달부와 연결됨으로써, 구동 시, 촉각 전달부의 운동을 증폭시킬 수 있고, 상하 운동의 공간을 확보할 수 있다.According to the flexible tactile actuator according to an embodiment, since the elastic member is connected to the tactile transmission unit, the movement of the tactile transmission unit can be amplified when driven and a space for vertical movement can be secured.

도 1은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터의 단면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터의 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터의 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 자기장 생성부의 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 자기장 생성부의 여러 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 연성회로기판의 층 수에 따른 자기장의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터가 제 1 형상 또는 제 2 형상에 있을 때의 모습을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터가 제 1 형상 또는 제 2 형상에 있을 때의 모습을 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터가 제 1 형상 또는 제 2 형상에 있을 때의 모습을 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 탄성 부재의 높이에 따라 촉각 전달부에서 발생하는 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터에 인가되는 전류의 양에 따라 촉각 전달부에서 발생하는 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터에 인가되는 구동 전력의 주파수에 따라서 발생하는 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 탄성부재의 종류에 따라 촉각 전달부에서 발생하는 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 촉각 전달부의 두께에 따른 촉각 전달부에서 발생하는 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 촉각 전달부의 자성입자의 함유량에 따른, 촉각 전달부에서 발생하는 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 촉각 전달부의 자성입자 함유량에 따른 촉각 전달부의 인장강도를 나타내는 그래프이다.
도 17은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 18은 일 실시 예에 따른 자기장 인가 단계를 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view of a flexible tactile actuator according to an embodiment.
2 is a cross-sectional view of a flexible tactile actuator according to an embodiment.
3 is a cross-sectional view of a flexible tactile actuator according to an embodiment.
4 is a diagram illustrating a shape of a magnetic field generator according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram illustrating various embodiments of a magnetic field generating unit.
6 is a graph showing the strength of a magnetic field according to the number of layers of a flexible circuit board.
7 is a view showing a state when a flexible tactile actuator according to an embodiment is in a first shape or a second shape.
8 is a view showing a state when a flexible tactile actuator according to an embodiment is in a first shape or a second shape.
9 is a view showing a state when a flexible tactile actuator according to an embodiment is in a first shape or a second shape.
10 is a graph showing the intensity of a vibration force generated by a tactile transmission unit according to a height of an elastic member according to an exemplary embodiment.
11 is a graph showing the strength of a vibration force generated by a tactile transmission unit according to an amount of current applied to a flexible tactile actuator according to an exemplary embodiment.
12 is a graph showing the intensity of a vibration force generated according to a frequency of driving power applied to a flexible tactile actuator according to an exemplary embodiment.
13 is a graph showing the intensity of a vibration force generated by a tactile transmission unit according to a type of an elastic member according to an exemplary embodiment.
14 is a graph showing the intensity of a vibration force generated by the tactile transmission unit according to the thickness of the tactile transmission unit according to an exemplary embodiment.
15 is a graph showing the intensity of a vibration force generated by the tactile transmission unit according to the content of magnetic particles of the tactile transmission unit according to an exemplary embodiment.
16 is a graph showing the tensile strength of the tactile transmission unit according to the magnetic particle content of the tactile transmission unit according to an embodiment.
17 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible tactile actuator according to an embodiment.
18 is a diagram illustrating a step of applying a magnetic field according to an exemplary embodiment.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the constituent elements of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a) and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but another component between each component It should be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same name in other embodiments. Unless otherwise stated, descriptions in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed descriptions in the overlapping range will be omitted.

도 1은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a flexible tactile actuator according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터(10)는, 사용자에게 다양한 촉각을 제공할 수 있는 얇고 휘어질 수 있는 플렉시블 촉각 액추에이터(10)로서, 예를 들어, 사각형 또는 원형 형태의 패널로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 플렉시블 촉각 액추에이터(10)는 다양한 형상으로도 제작될 수 있다.Referring to FIG. 1, a flexible tactile actuator 10 according to an embodiment is a thin and bendable flexible tactile actuator 10 that can provide various tactile sensations to a user, for example, in a square or circular shape. It can be formed as a panel. In addition, the flexible tactile actuator 10 of the present invention may be manufactured in various shapes.

플렉시블 촉각 액추에이터(10)는, 촉각 전달부(11), 탄성 부재(12) 및 자기장 생성부(13)를 포함할 수 있다.The flexible tactile actuator 10 may include a tactile transmission unit 11, an elastic member 12, and a magnetic field generating unit 13.

촉각 전달부(11)는 외부 자기장에 반응하여 진동 등과 같은 운동을 하며 이러한 운동을 통해 사용자가 다양한 촉각을 전달 받을 수 있다. 또한, 촉각 전달부(11)는 얇고 휘어질 수 있는 특성을 갖는다.The tactile transmission unit 11 performs movement such as vibration in response to an external magnetic field, and through such movement, a user may receive various tactile sensations. In addition, the tactile transmission unit 11 has a thin and flexible characteristic.

예를 들어, 촉각 전달부(11)은 직육면체 또는 원통 형상의 매트릭스 레이어(111) 및 자성입자(112)를 포함할 수 있다.For example, the tactile transmission unit 11 may include a rectangular parallelepiped or cylindrical matrix layer 111 and magnetic particles 112.

매트릭스 레이어(111)는 촉각 전달부(11)의 외형 및 소재를 구성하는 물질일 수 있고, 직육면체 또는 원통의 형상을 가질 수 있으며, 자성입자(112)가 내부에 함유될 수 있다. 예를 들어, 매트릭스 레이어(111)는, 촉각 전달부(11)의 내구성을 높일 수 있고, 자성입자(112)가 고르게 또는 일정한 방향으로 배치되도록 할 수 있다.The matrix layer 111 may be a material constituting the external shape and material of the tactile transmission unit 11, may have a rectangular parallelepiped shape or a cylindrical shape, and magnetic particles 112 may be contained therein. For example, the matrix layer 111 may increase the durability of the tactile transmission unit 11 and allow the magnetic particles 112 to be evenly arranged or arranged in a certain direction.

예를 들어, 매트릭스 레이어(111)는, 탄성이 있는 실리콘, 폴리우레탄, 니트릴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올 등과 같은 고무, 플라스틱 또는 폴리머 소재 등으로 형성될 수 있고, 촉각 전달부(11)의 휘어짐이 가능토록 할 수 있다.For example, the matrix layer 111 may be formed of a rubber, plastic, or polymer material such as elastic silicone, polyurethane, nitrile, polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, etc., and the tactile transmission unit 11 Can be bent.

또한, 매트릭스 레이어(111)는, 그 내부에 자성입자(112)가 고르게 또는 일정한 방향으로 분포되고, 0.02N/mm^2 이상 8.85 N/mm^2 이하의 인장강도와 65% 이상 700% 이하의 연신율을 갖는 소재로 형성될 수 있다.In addition, in the matrix layer 111, magnetic particles 112 are evenly distributed therein or in a certain direction, a tensile strength of 0.02 N/mm^2 or more and 8.85 N/mm^2 or less and a tensile strength of 65% or more and 700% or less It can be formed of a material having an elongation of.

자성입자(112)는, 매트릭스 레이어(111)에 배치될 수 있고, 매트릭스 레이어(111) 내부에서 고르게 분포할 수 있다. 예를 들어, 매트릭스 레이어(111)는 후술할 자기장 생성부(13)에서 인가되는 자기장에 반응하는 자성입자(112)의 영향을 받아 움직일 수 있고, 이와 같은 움직임을 통해 플렉시블 촉각 액추에이터(10)가 구동될 수 있다.The magnetic particles 112 may be disposed on the matrix layer 111 and may be evenly distributed within the matrix layer 111. For example, the matrix layer 111 may be moved under the influence of the magnetic particles 112 responding to the magnetic field applied from the magnetic field generator 13 to be described later, and the flexible tactile actuator 10 Can be driven.

예를 들어, 자성입자(112)는, 자기장 생성부(13)에 의한 상하 운동의 변화를 최대로 하기 위해서 잔류자기 밀도와 보자력 값이 클수록 바람직할 수 있다. 또한 자성입자(112)는 특정 형상일 필요 없으며, 구형 또는 자기 이방성을 갖는 종횡비가 큰 플레이크(flake) 형상을 가질 수 있다.For example, the magnetic particles 112 may be preferred as the residual magnetic density and coercive force value are larger in order to maximize the change in vertical motion by the magnetic field generating unit 13. In addition, the magnetic particles 112 need not have a specific shape, and may have a shape of a flake having a large aspect ratio having a spherical or magnetic anisotropy.

또한, 자성입자(112)는 철, 니켈 및 코발트 등의 금속 원소들과 페라이트계 원소들 중 적어도 하나 이상의 소재를 포함할 수 있고, 또한, 사마륨 및 네오디뮴 등의 희토류계 원소들 중 적어도 하나 이상이 포함된 가루, 합금, 합금가루 및 합성체 등의 물질일 수 있다. 예를 들어, 자성입자(112)의 크기는 0.01~100μm일수 있다.In addition, the magnetic particles 112 may include at least one or more of metal elements such as iron, nickel and cobalt and ferritic elements, and at least one or more of rare earth elements such as samarium and neodymium It may be a material such as included powder, alloy, alloy powder and composite. For example, the size of the magnetic particles 112 may be 0.01 ~ 100μm.

한편, 촉각 전달부(11)는, 자기유변탄성체(Magneto Rheological Elastomer, MRE)로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 자기유변탄성체는, 외부 자기장에 반응할 수 있는 입자를 포함하는 탄성체 소재로서, 탄성체 소재 내에 외부 자기장에 의해 자화될 수 있는 자성입자(112)를 포함할 수 있다.On the other hand, the tactile transmission unit 11 may be formed of a magnetorheological elastomer (MRE), for example, the magnetorheological elastomer is an elastic material including particles capable of reacting to an external magnetic field, Magnetic particles 112 capable of being magnetized by an external magnetic field may be included in the elastic material.

예를 들어, 자기유변탄성체는, 외부 자기장의 인가에 의해서, 그 강성, 인장강도 및 연신율 등의 특성이 변화될 수 있다.For example, properties such as stiffness, tensile strength, and elongation of the magnetorheological elastic body may be changed by the application of an external magnetic field.

탄성 부재(12)는, 촉각 전달부(11)의 상하 운동의 공간을 확보해줄 수 있다. 예를 들어 탄성 부재(12)는 촉각 전달부(11)의 운동을 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(12)는, 도 1과 같이, 촉각 전달부(11)의 하측에 연결되고, 자기장 생성부(13)의 상측을 덮도록 형성되는 막 형태의 부재일 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(12)의 적어도 일부분은 자기장 생성부(13)의 상면과 면 접촉되어 부착될 수 있다.The elastic member 12 may secure a space for the vertical movement of the tactile transmission unit 11. For example, the elastic member 12 may amplify the motion of the tactile transmission unit 11. For example, the elastic member 12 may be a member in the form of a film connected to the lower side of the tactile transmitting unit 11 and formed to cover the upper side of the magnetic field generating unit 13 as shown in FIG. 1. For example, at least a portion of the elastic member 12 may be attached in surface contact with the upper surface of the magnetic field generating unit 13.

예를 들어, 탄성 부재(12)는, 필름 형태의 얇은 폴리머일 수 있다. 탄성 부재(12)는, 도 1과 같이, 자기장 생성부(13)의 가장자리로부터 연결되고, 일정 높이 이상으로 이격된 외곽이 자기장 생성부(13)를 덮음으로써, 내부가 비어있는 형상을 가질 수 있다.For example, the elastic member 12 may be a thin polymer in the form of a film. The elastic member 12, as shown in FIG. 1, is connected from the edge of the magnetic field generating unit 13, and the outer outer space spaced apart by a certain height or more covers the magnetic field generating unit 13, so that the inside may have a shape that is empty. have.

예를 들어, 탄성 부재(12)의 상면 또는 하면 중 어느 하나의 면은, 촉각 전달부(11)의 상면 또는 하면 중 어느 하나의 면과 면 접촉하도록 고정될 수 있다. 이 경우 탄성 부재(12)를 필요에 따라 적절히 선택함으로써, 촉각 전달부(11)가 촉각 전달부(11) 자체의 물성치와 다른 움직임 특성을 갖도록 할 수 있다.For example, any one of the upper surface or the lower surface of the elastic member 12 may be fixed to surface contact with any one of the upper surface or the lower surface of the tactile transmission unit 11. In this case, by appropriately selecting the elastic member 12 as necessary, the tactile sensation transmission unit 11 can have a movement characteristic different from the physical properties of the tactile sensation transmission unit 11 itself.

일 예로, 촉각 전달부(11)가 발생시키는 힘을 증대시키기 위하여, 촉각 전달부(11)의 탄성 계수보다 탄성 부재(12)의 탄성 계수를 높게 설정할 수 있다.For example, in order to increase the force generated by the tactile transmission unit 11, the elastic modulus of the elastic member 12 may be set higher than that of the tactile transmission unit 11.

다른 예로, 촉각 전달부(11)의 최대 변위를 증대시키기 위하여, 촉각 전달부(11)의 탄성 계수보다 탄성 부재(12)의 탄성 계수를 낮게 설정할 수도 있다.As another example, in order to increase the maximum displacement of the tactile transmission unit 11, the elastic modulus of the elastic member 12 may be set lower than that of the tactile transmission unit 11.

또한, 탄성 부재(12)는 탄성이 있는 폴리이미드, 폴리에틸렌 프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 나프탈렌 등과 같은 폴리머 소재 중 어느 하나 이상을 포함하여 형성될 수 있고, 섭씨 75도 이상의 내열성을 가지고, 0.5GPa 이상 6.1Gpa 이하의 영률 값(Young's modulus)을 가질 수 있다. 해당 내용에 대해서는 아래의 표 1 및 도 13을 참조하여 후술하기로 한다.In addition, the elastic member 12 may be formed by including any one or more of a polymer material such as elastic polyimide, polyethylene phthalate, polypropylene and polyethylene naphthalene, has a heat resistance of 75 degrees Celsius or more, and has a heat resistance of 0.5 GPa or more and 6.1 It may have a Young's modulus of less than Gpa. The contents will be described later with reference to Table 1 and FIG. 13 below.

예를 들어, 탄성 부재(12)의 양 단부는 각각 내측 또는 외측으로 절곡되고, 절곡된 양 단부는 자기장 생성부(13)의 상면에 부착될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(12)의 절곡된 양 단부는 자기장 생성부(13)의 상면에 면 접촉되어 부착될 수 있다.For example, both ends of the elastic member 12 may be bent inward or outward, respectively, and both ends of the bent ends may be attached to the upper surface of the magnetic field generating unit 13. For example, the bent ends of the elastic member 12 may be attached to the upper surface of the magnetic field generating unit 13 in surface contact.

또한, 탄성 부재(12)의 모양은, 위에서 바라볼 때, 사각형, 원형, 선형, 나선형 및 클립형 등 다양한 모양으로 구성될 수 있으며, 탄성 부재(12)의 높이는, 예를 들면, 0.1mm 이상 3mm 이하가 되도록 설계될 수 있으며, 이와 관련된 내용은, 도 10을 참조하여 후술하기로 한다.In addition, the shape of the elastic member 12, when viewed from above, may be configured in various shapes such as square, circular, linear, spiral, and clip-like, and the height of the elastic member 12 is, for example, 0.1 mm or more and 3 mm It may be designed to be as follows, and the related content will be described later with reference to FIG. 10.

자기장 생성부(13)는, 도 1과 같이, 탄성 부재(12)의 하측에 배치되고, 촉각 전달부(11)의 운동을 구현하기 위하여, 촉각 전달부(11)로 자기장을 인가할 수 있다.The magnetic field generating unit 13 is disposed under the elastic member 12, as shown in FIG. 1, and may apply a magnetic field to the tactile transmission unit 11 in order to implement the movement of the tactile transmission unit 11 .

예를 들어, 자기장 생성부(13)는, 원형 또는 다각형 모양의 평면 코일 또는 솔레노이드 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자기장 생성부(13)는, 휘어질 수 있는, 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)을 포함할 수 있다.For example, the magnetic field generating unit 13 may include a circular or polygonal planar coil or a solenoid coil. For example, the magnetic field generator 13 may include a flexible printed circuit board that can be bent.

예를 들어, 자기장 생성부(13)가 연성인쇄회로기판을 포함할 경우, 자기장 생성부(2)는, 절연 필름(131), 자기장 생성 회로(132) 및 솔드 패드(133)를 포함할 수 있다. 자기장 생성부(131)의 자세한 구성은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.For example, when the magnetic field generating unit 13 includes a flexible printed circuit board, the magnetic field generating unit 2 may include an insulating film 131, a magnetic field generating circuit 132, and a solder pad 133. have. The detailed configuration of the magnetic field generating unit 131 will be described later with reference to FIG. 4.

도 2는 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a flexible tactile actuator according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터(20)는, 촉각 전달부(21), 탄성 부재(22) 및 자기장 생성부(23)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the flexible tactile actuator 20 according to an embodiment may include a tactile transmission unit 21, an elastic member 22, and a magnetic field generating unit 23.

도 1과 달리, 일 실시 예에 따른 촉각 전달부(21)는, 탄성 부재(22)와 자기장 생성부(23) 사이의 공간에 배치될 수 있고, 예를 들면, 탄성 부재(22)의 하면에 면 접촉되도록 부착될 수 있다.Unlike FIG. 1, the tactile transmission unit 21 according to an embodiment may be disposed in a space between the elastic member 22 and the magnetic field generating unit 23, for example, the lower surface of the elastic member 22 It can be attached to make surface contact.

여기서, 탄성 부재(22)의 높이는, 도 1에 도시된 탄성 부재(12)의 높이보다 더 클 수 있다.Here, the height of the elastic member 22 may be greater than the height of the elastic member 12 shown in FIG. 1.

도 3은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a flexible tactile actuator according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터(30)는, 촉각 전달부(31), 탄성 부재(32) 및 자기장 생성부(33) 및 폴리머 커버(34)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the flexible tactile actuator 30 according to an embodiment may include a tactile transmission unit 31, an elastic member 32, a magnetic field generation unit 33, and a polymer cover 34.

폴리머 커버(34)는, 자기장 생성부(33)로부터 이격되어, 탄성 부재(32) 및 촉각 전달부(31)를 덮을 수 있다. 예를 들어, 폴리머 커버(34)는, 탄성 부재(32)보다 구조적으로 얇고, 탄성 부재(32)보다 유연한 재질로 형성될 수 있다.The polymer cover 34 may be spaced apart from the magnetic field generating unit 33 to cover the elastic member 32 and the tactile transmission unit 31. For example, the polymer cover 34 may be formed of a material that is structurally thinner than the elastic member 32 and is more flexible than the elastic member 32.

탄성 부재(32)는, 도 1 및 2와 달리, 폴리머 커버(34)의 하면에 연결되어 형성될 수 있고, 탄성 부재(32)의 하면은 자기장 생성부(33)와 접촉될 수 있다.Unlike FIGS. 1 and 2, the elastic member 32 may be formed by being connected to the lower surface of the polymer cover 34, and the lower surface of the elastic member 32 may be in contact with the magnetic field generating unit 33.

촉각 전달부(31)는, 폴리머 커버(34) 및 탄성 부재(32) 사이의 공간에 배치될 수 있고, 예를 들어, 상면이 폴리머 커버(34)의 하면에 면 접촉하도록 고정될 수 있다. 이 경우 폴리머 커버(34)를 필요에 따라 적절히 선택함으로써, 촉각 전달부(31)가 촉각 전달부(31) 자체의 물성치와 다른 움직임 특성을 갖도록 할 수 있다.The tactile transmission unit 31 may be disposed in a space between the polymer cover 34 and the elastic member 32, and may be fixed such that the upper surface is in contact with the lower surface of the polymer cover 34. In this case, by appropriately selecting the polymer cover 34 as necessary, the tactile sensation transmission unit 31 can have a movement characteristic different from the physical properties of the tactile sensation transmission unit 31 itself.

도 4는 일 실시 예에 따른 자기장 생성부의 모습을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a shape of a magnetic field generator according to an exemplary embodiment.

도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 자기장 생성부(13)는 연성인쇄회로기판으로 형성될 수 있고, 절연 필름(131), 자기장 생성 회로(132), 접착제(134) 및 솔드 패드(133)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the magnetic field generating unit 13 according to an embodiment may be formed of a flexible printed circuit board, and an insulating film 131, a magnetic field generating circuit 132, an adhesive 134, and a solder pad 133 ) Can be included.

절연 필름(131)은, 얇고 휘어질 수 있는 부도체일 수 있고, 절연 필름(131)에는 자기장 생성 회로(132), 접착제(134) 및 솔드 패드(133)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 절연 필름(131)은 35μm 두께의 폴리이미드 필름일 수 있다.The insulating film 131 may be a thin and flexible non-conductor, and a magnetic field generating circuit 132, an adhesive 134, and a solder pad 133 may be disposed on the insulating film 131. For example, the insulating film 131 may be a polyimide film having a thickness of 35 μm.

자기장 생성 회로(132)는, 전압을 인가 받아 자기장을 생성하기 위한 코일로서, 구리로 형성된 회로일 수 있고, 절연 필름(131)의 양 면 중 적어도 하나 이상의 면에 인쇄될 수 있다.The magnetic field generating circuit 132 is a coil for generating a magnetic field by applying a voltage, and may be a circuit formed of copper, and may be printed on at least one of both surfaces of the insulating film 131.

예를 들어, 자기장 생성 회로(132)는, 평면상에서 원형, 타원형, 또는 다각형의 모양으로 복수회 감긴 형상을 가질 수 있으며, 자기장 생성 회로에 인가되는 전류의 방향을 달리하여 자기장의 힘의 방향을 바꿀 수 있다.For example, the magnetic field generating circuit 132 may have a shape wound multiple times in a circular, elliptical, or polygonal shape on a plane, and the direction of the force of the magnetic field is changed by different directions of the current applied to the magnetic field generating circuit. Can be changed.

예를 들어, 자기장 생성 회로(132)는, 20μm 두께로 도금된 구리 전선으로 25회 턴수로 형성될 수 있다.For example, the magnetic field generating circuit 132 may be formed of a copper wire plated to a thickness of 20 μm with 25 turns.

접착제(134)는, 연성인쇄회로기판의 제작 과정에서, 예를 들면, 자기장 생성 회로(132) 및 절연 필름(131)을 부착하기 위하여, 자기장 생성 회로(132) 및 절연 필름(131) 사이에 도포될 수 있다.The adhesive 134 is, for example, between the magnetic field generating circuit 132 and the insulating film 131 in order to attach the magnetic field generating circuit 132 and the insulating film 131 in the manufacturing process of the flexible printed circuit board. Can be applied.

솔드 패드(133)는, 자기장 생성 회로(132)의 회로 전선의 양단과 연결되어 절연 필름(131)의 외부로 노출되도록 설치될 수 있다.The solder pad 133 may be installed to be connected to both ends of the circuit wire of the magnetic field generating circuit 132 to be exposed to the outside of the insulating film 131.

도 5는 자기장 생성부의 여러 실시 예를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating various embodiments of a magnetic field generating unit.

도 5를 참조하면, 자기장 생성부(13, 43, 53)는 연성인쇄회로기판으로 형성될 수 있고, 단면, 양면 또는 다층 형태 등으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the magnetic field generating units 13, 43, and 53 may be formed as a flexible printed circuit board, and may be formed in a single-sided, double-sided or multilayered form.

단면으로 형성되는 자기장 생성부(13)의 경우, 자기장 생성 회로(132)는, 절연 필름(131)의 한쪽 면에만, 인쇄될 수 있고, 예를 들어, 자기장 생성 회로(132)가 인쇄된 절연 필름(131)의 면에는 절연 필름(131)이 추가로 부착될 수 있으며, 절연 필름(131) 및 자기장 생성 회로(132)의 사이에는 접착제(134)가 도포될 수 있다.In the case of the magnetic field generating unit 13 formed in a cross section, the magnetic field generating circuit 132 may be printed on only one side of the insulating film 131, for example, the magnetic field generating circuit 132 is printed insulated An insulating film 131 may be additionally attached to the surface of the film 131, and an adhesive 134 may be applied between the insulating film 131 and the magnetic field generating circuit 132.

양면으로 형성되는 자기장 생성부(43)의 경우, 자기장 생성 회로(432)는, 양면 중 어느 한 면에 인쇄되는 제 1 자기장 생성 회로(432a) 및 다른 한 면에 인쇄되는 제 2 자기장 생성 회로(432b)를 포함할 수 있다.In the case of the magnetic field generating unit 43 formed on both sides, the magnetic field generating circuit 432 includes a first magnetic field generating circuit 432a printed on one of both sides and a second magnetic field generating circuit printed on the other side ( 432b).

여기서, 제 1 및 제 2 자기장 생성 회로(432a, 432b)는 코일의 감긴 회전 방향이 동일하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 자기장 생성 회로(432a, 432b)는, 그 사이에 배치되는 절연 필름(431)에 형성된 구멍을 통해서 연결되는 하나의 회로일 수 있다.Here, the first and second magnetic field generating circuits 432a and 432b may be arranged such that the coils are wound in the same direction of rotation. For example, the first and second magnetic field generating circuits 432a and 432b may be one circuit connected through a hole formed in the insulating film 431 disposed therebetween.

예를 들어, 자기장 생성 회로(432)가 인쇄된 양면에는, 절연 필름(431)이 추가로 부착될 수 있으며, 절연 필름(431) 및 자기장 생성 회로(432)의 사이에는 접착제(434)가 도포될 수 있다.For example, an insulating film 431 may be additionally attached to both sides on which the magnetic field generating circuit 432 is printed, and an adhesive 434 is applied between the insulating film 431 and the magnetic field generating circuit 432 Can be.

다층으로 형성되는 자기장 생성부(53)의 경우, 앞서 서술한 단면으로 형성되는 자기장 생성부(13)가 복수개로 적층된 구조일 수 있으며, 그 사이에 접착제(534)가 도포되어 접착될 수 있다.In the case of the magnetic field generating unit 53 formed in multiple layers, the magnetic field generating unit 13 formed in the aforementioned cross-section may be stacked in a plurality, and an adhesive 534 may be applied and adhered therebetween. .

여기서, 다층으로 형성된 복수개의 자기장 생성부(53)의 자기장 생성 회로(532)의 회전방향은 동일하도록 배치될 수 있다.Here, the rotation directions of the magnetic field generating circuit 532 of the plurality of magnetic field generating units 53 formed in multiple layers may be arranged to be the same.

도 6은 일 실시 예에 따른 연성회로기판의 층 수에 따른 자기장의 세기를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the strength of a magnetic field according to the number of layers of a flexible circuit board according to an exemplary embodiment.

도 6을 참조하면, 도 5에서 서술한 바와 같이, 자기장 생성부(53)가 다층의 연성회로기판으로 형성되는 경우, 연성회로기판의 층 수의 변화에 따라서, 자기장 생성부(53)가 생성하는 자기장의 세기를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, as described in FIG. 5, when the magnetic field generating unit 53 is formed of a multilayered flexible circuit board, the magnetic field generating unit 53 is generated according to a change in the number of layers of the flexible circuit board. You can check the strength of the magnetic field.

도 6에 의하면, 연성회로기판의 층수가 증가할수록, 자기장 생성부(53)가 생성하는 자기장의 세기도 선형적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that as the number of layers of the flexible circuit board increases, the intensity of the magnetic field generated by the magnetic field generator 53 also increases linearly.

도 7 내지 9는 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터가 제 1 형상 또는 제 2 형상에 있을 때의 모습을 나타내는 도면이다.7 to 9 are views showing a state when a flexible tactile actuator according to an exemplary embodiment is in a first shape or a second shape.

도 7 내지 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터(10, 20, 30)는 자기장 생성부(13, 23, 33)로부터 자기장의 영향을 받지 않을 경우, 예를 들어 촉각 전달부(11, 21, 31)는 평평한 제 1 형상을 유지하고, 자기장 생성부(13, 23, 33)로부터 자기장을 인가받을 경우, 예를 들어 촉각 전달부(11, 21, 31)는 자기장으로부터 인력을 받아 자기장 생성부(13, 23, 33)쪽으로 휘어져서 제 2 형상으로 변형될 수 있다. 다시 말하면, 도 7과 같이 촉각 전달부(11)의 중앙부가 아래쪽으로 휘어지는 형상으로 변형될 수 있다.7 to 9, when the flexible tactile actuators 10, 20, and 30 according to an embodiment are not affected by a magnetic field from the magnetic field generating units 13, 23, 33, for example, a tactile transmission unit ( 11, 21, 31) maintain a flat first shape, and when a magnetic field is applied from the magnetic field generating units 13, 23, 33, for example, the tactile transmission units 11, 21, 31 It may be bent toward the magnetic field generating units 13, 23, and 33 to be transformed into a second shape. In other words, as shown in FIG. 7, the central portion of the tactile transmission unit 11 may be deformed into a downwardly curved shape.

촉각 전달부(11)가 아래쪽으로 휘어짐에 따라서, 탄성이 있고, 얇은 재질로 형성된 탄성 부재(12)의 상면 또한, 촉각 전달부(11)와 나란히 자기장 생성부(13)쪽으로 휘어질 수 있고, 제 1 형상에서, 탄성 부재(12)가 형성하고 있는, 내부 공간 역시 아래쪽으로 함몰될 수 있다.As the tactile transmission unit 11 is bent downward, the upper surface of the elastic member 12 having elasticity and formed of a thin material may also be bent toward the magnetic field generating unit 13 in parallel with the tactile transmission unit 11, In the first shape, the inner space formed by the elastic member 12 may also be recessed downward.

도 8을 참조하면, 도 2에 도시된 일 실시 예의 플렉시블 촉각 액추에이터(20)에서 그 촉각 전달부가 자기장을 인가받아 제 2 형상으로 변형되는 경우, 촉각 전달부(21)가 아래쪽으로 휘어질 수 있고, 촉각 전달부(21)의 상면으로부터 연결된 탄성 부재(22) 역시, 촉각 전달부(21)와 함께, 탄성 부재(22)의 상면의 중앙 부분이 아래쪽으로 함몰되어 휘어질 수 있다.Referring to FIG. 8, in the flexible tactile actuator 20 of the exemplary embodiment shown in FIG. 2, when the tactile sensor is transformed into a second shape by applying a magnetic field, the tactile sensor 21 may be bent downward, and , The elastic member 22 connected from the upper surface of the tactile transmission unit 21 may also be bent by recessing the central portion of the upper surface of the elastic member 22 together with the tactile transmission unit 21.

도 9를 참조하면, 도 3에 도시된 일 실시 예의 플렉시블 촉각 액추에이터(30)에서 그 촉각 전달부가 자기장을 인가받아 제 2 형상으로 변형되는 경우, 촉각 전달부(31)가 아래쪽으로 휘어질 수 있고, 촉각 전달부(31)의 상면으로부터 연결된 폴리머 커버(34) 역시, 촉각 전달부(31)와 함께, 폴리머 커버(34)의 상면의 중앙 부분이 아래쪽으로 함몰되어 휘어질 수 있다.Referring to FIG. 9, in the flexible tactile actuator 30 of the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3, when the tactile sensor is transformed into a second shape by applying a magnetic field, the tactile sensor 31 may be bent downward. , The polymer cover 34 connected from the upper surface of the tactile transmission unit 31 may also be bent by recessing the central portion of the upper surface of the polymer cover 34 together with the tactile transmission unit 31.

도 10은 일 실시 예에 따른 탄성 부재의 높이에 따라 촉각 전달부에서 발생하는 진동력의 세기를 측정한 그래프이다.10 is a graph measuring an intensity of a vibration force generated by a tactile transmission unit according to a height of an elastic member according to an exemplary embodiment.

구체적으로 도 10은, 도 1의 도시된 플렉시블 촉각 액추에이터(10)의 탄성 부재(12)의 높이를 달리하면서, 촉각 전달부(11)에 가해지는 진동력의 세기를 측정한 데이터를 보간법을 통해서 구한 그래프이다.Specifically, FIG. 10 shows data obtained by measuring the strength of the vibration force applied to the tactile transmission unit 11 while varying the height of the elastic member 12 of the flexible tactile actuator 10 shown in FIG. 1 through an interpolation method. This is the obtained graph.

도 10을 참조하면, 탄성 부재(12)의 높이, 즉, 자기장 생성부(13) 및 촉각 전달부(11) 사이의 거리가 커질수록, 촉각 전달부(11)에서 발생되는 진동력의 세기가 작아지는 것을 확인할 수 있고, 탄성 부재(12)의 높이와 자기장의 세기의 변화는 아래의 수학식에 따르는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10, as the height of the elastic member 12, that is, the distance between the magnetic field generating unit 13 and the tactile transmitting unit 11 increases, the intensity of the vibration force generated by the tactile transmitting unit 11 increases. It can be seen that it becomes smaller, and it can be seen that the change in the height of the elastic member 12 and the intensity of the magnetic field conforms to the following equation.

Figure pat00001
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사용자가 촉각을 통해 감지할 수 있는 진동력의 크기가 약 0.2G 이상이라는 점을 감안하였을 때, 도 10 및 수학식 1에 의하면, 탄성 부재(12)의 높이(수학식 1에서 x)가 0.1mm 이상 3mm 이하이어야 함을 확인할 수 있다..Considering that the magnitude of the vibration force that the user can sense through tactile sense is about 0.2G or more, according to FIG. 10 and Equation 1, the height of the elastic member 12 (x in Equation 1) is 0.1 It can be confirmed that it should be more than mm and less than 3 mm.

도 11은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터에 인가되는 전류의 양에 따라 촉각 전달부에서 발생하는 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.11 is a graph showing the strength of a vibration force generated by a tactile transmission unit according to an amount of current applied to a flexible tactile actuator according to an exemplary embodiment.

도 11을 참조하면, 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터(10)에 인가되는 전류의 양이 증가함으로써, 촉각 전달부(11)에서 발생하는 진동력의 크기가 선형적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11, as the amount of current applied to the flexible tactile actuator 10 according to an exemplary embodiment increases, it can be seen that the magnitude of the vibration force generated in the tactile transmission unit 11 increases linearly. .

도 12는 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터에 인가되는 구동 전력의 주파수의 변화에 따라 발생되는 진동력의 세기를 측정한 그래프이다.12 is a graph measuring an intensity of a vibration force generated according to a change in a frequency of driving power applied to a flexible tactile actuator according to an exemplary embodiment.

도 12를 참조하면, 사용자가 촉각을 통해 감지할 수 있는 진동력의 크기가 약 0.2G 이상이라는 점을 감안하였을 때, 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터가 구동 전력의 주파수대역이 90Hz 내지 500Hz의 범위 및 500Hz를 초과하는 범위까지 0.2G 이상의 진동력을 내는 것을 확인할 수 있으며, 넓은 구동주파수 대역을 가짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 12, considering that the magnitude of the vibration force that the user can sense through tactile sense is about 0.2 G or more, the flexible tactile actuator according to an embodiment has a frequency band of driving power of 90 Hz to 500 Hz. It can be seen that it produces a vibration force of 0.2G or more up to the range and the range exceeding 500Hz, and it can be seen that it has a wide driving frequency band.

도 13은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터(10)에서 탄성 부재의 종류에 따라 촉각 전달부에서 발생되는 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.13 is a graph showing the intensity of vibration force generated by the tactile transmission unit according to the type of the elastic member in the flexible tactile actuator 10 according to an exemplary embodiment.

구체적으로 도 13은, 탄성 부재(12)의 소재에 적합한 폴리머 소재 중에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 및 폴리테트라플루오르 에틸렌(Polytetrafluoro ethylene)을 사용했을 경우, 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터(10)에 인가되는 전류의 크기에 따른 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.Specifically, FIG. 13 shows, among polymer materials suitable for the material of the elastic member 12, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyethylene naphthalate, polyimide, and polytetrafluoroethylene. When (Polytetrafluoro ethylene) is used, a graph showing the intensity of vibration force according to the magnitude of the current applied to the flexible tactile actuator 10 according to an embodiment.

도 13을 참조하면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리이미드 소재의 탄성 부재(12)를 사용하였을 경우, 다른 소재들보다 월등하게 높은 진동력이 측정되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 13, it can be seen that when the elastic member 12 made of polyethylene terephthalate and polyimide is used, a vibration force that is significantly higher than that of other materials is measured.

다음 표 1은, 상기 폴리머 소재들의 영률을 나타내는 표이다.Table 1 below is a table showing the Young's modulus of the polymer materials.

폴리머 종류Polymer type Polyethylene terephthalatePolyethylene terephthalate PolycarbonatePolycarbonate Polyethylene naphthalatePolyethylene naphthalate PolyimidePolyimide Polytetrafluoro ethylenePolytetrafluoro ethylene 영률(Mpa)Young's modulus (Mpa) 27232723 25952595 60806080 25002500 509509

도 13 및 표 1을 참조하면, 각 폴리머들의 영률(Mpa, Young's modulus) 값들을 감안할 때, 플렉시블 촉각 액추에이터(10)의 탄성 부재로 사용되는 폴리머 소재가 2.5GPa 이상 6.1GPa 이하의 영률을 가질 경우, 입력되는 전류가 150mA 내지 500mA인 영역에서 0.1Grms 이상의 진동력을 가지는 것을 확인 할 수 있다.13 and Table 1, when considering the Young's modulus (Mpa) values of each polymer, the polymer material used as the elastic member of the flexible tactile actuator 10 has a Young's modulus of 2.5 GPa or more and 6.1 GPa or less. , It can be seen that the input current has a vibration force of 0.1 Grms or more in the region of 150mA to 500mA.

도 14는 촉각 전달부(11)의 크기 및 두께에 따른 촉각 전달부(11)에서 발생하는 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.14 is a graph showing the intensity of vibration force generated by the tactile transmission unit 11 according to the size and thickness of the tactile transmission unit 11.

구체적으로 도 14는, 면적인 10mm X 10mm, 15mm X 15mm 또는 20mm X 20mm인 촉각 전달부(11)를 사용하였을 때, 해당 촉각 전달부(11)의 두께의 변화에 따른 촉각 전달부(11)에서 발생하는 진동력의 크기를 나타내는 그래프이다.Specifically, FIG. 14 shows a tactile transmission unit 11 according to a change in the thickness of the tactile transmission unit 11 when using the tactile transmission unit 11 having an area of 10mm X 10mm, 15mm X 15mm, or 20mm X 20mm. It is a graph showing the magnitude of the vibration force generated in

도 14를 참조하면, 촉각 전달부(11)의 크기가 클수록 그리고 두께가 두꺼울수록 진동력이 상승하는 것을 확인할 수 있으며, 또한, 촉각 전달부(11)는 최소 15mm X 15mm의 크기와 0.5mm 이상의 두께를 가지는 것이 바람직하다는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 14, it can be seen that the larger the size of the tactile transmission unit 11 and the thicker the thickness, the higher the vibration force. In addition, the tactile transmission unit 11 has a size of at least 15mm X 15mm and a size of 0.5mm or more. It can be seen that it is desirable to have a thickness.

도 15는 촉각 전달부(11)의 자성입자(112)의 함유량에 따른, 촉각 전달부(11)에서 발생하는 진동력의 세기를 나타내는 그래프이다.15 is a graph showing the intensity of the vibration force generated by the tactile transmission unit 11 according to the content of the magnetic particles 112 of the tactile transmission unit 11.

도 15를 참조하면, 자성입자(112)의 함유량이 많아질수록 진동력이 커지는 것을 확인할 수 있고, 촉각 전달부(11)의 전체 부피 대비 자성입자(112)의 함유량이 최소 4vol% 이상이 되어야 촉각 전달부(11)의 진동력이 구현될 수 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 15, it can be seen that the vibration force increases as the content of the magnetic particles 112 increases, and the content of the magnetic particles 112 relative to the total volume of the tactile transmission unit 11 should be at least 4 vol%. It can be seen that the vibration force of the tactile transmission unit 11 can be implemented.

도 16은 촉각 전달부의 자성입자 함유량에 따른 촉각 전달부의 인장강도를 나타내는 그래프이다.16 is a graph showing the tensile strength of the tactile transmission unit according to the magnetic particle content of the tactile transmission unit.

도 16을 참조하면, 자성입자(112)의 함유량이 많아질수록 촉각 전달부(11)의 인장강도가 작아지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 16, it can be seen that as the content of the magnetic particles 112 increases, the tensile strength of the tactile transmission unit 11 decreases.

플렉시블 촉각 액추에이터(10)가 유연한 특성을 가지면서도 내구성을 유지하기 위해서는, 촉각 전달부(11)의 전체 부피 대비 자성입자(112)의 함유량이 60% 이하가 되도록 설계할 수 있다.In order for the flexible tactile actuator 10 to have flexible characteristics and maintain durability, it may be designed such that the content of the magnetic particles 112 relative to the total volume of the tactile transmission unit 11 is 60% or less.

도 17은 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터의 제조방법을 나타내는 순서도이다.17 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible tactile actuator according to an embodiment.

도 17을 참조하면, 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터의 제조방법은, 도 1에 도시된 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터(10)의 촉각 전달부(11)를 제조하는 방법으로, 매트릭스 소재 투입 단계(91), 자성입자 투입 단계(92), 혼합 단계(93), 경화제 투입 단계(94), 자기장 인가 단계(95), 절단 단계(96), 탄성 부재 부착 단계(97) 및 자기장 생성부 부착 단계(98)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17, a method of manufacturing a flexible tactile actuator according to an embodiment is a method of manufacturing the tactile transmission unit 11 of the flexible tactile actuator 10 according to the exemplary embodiment shown in FIG. Input step 91, magnetic particle input step 92, mixing step 93, hardener input step 94, magnetic field application step 95, cutting step 96, elastic member attaching step 97 and magnetic field generation A sub-attachment step 98 may be included.

매트릭스 소재 투입 단계(91)는, 탄성이 있는 촉각 전달부의 외부 형상 및 재질을 형성하기 위해서, 고무, 플라스틱 또는 폴리머 소재로 형성된 매트릭스 소재를 미리 마련된 혼합을 위한 틀에 투입하는 단계일 수 있다.The matrix material input step 91 may be a step of injecting a matrix material formed of rubber, plastic, or polymer material into a pre-prepared frame for mixing in order to form the external shape and material of the tactile transmission unit having elasticity.

여기서 매트릭스 소재는 향후 경화되어 도 1에 도시된 일 실시 예에 따른 플렉시블 촉각 액추에이터(10)의 매트릭스 레이어(111)가 될 수 있다.Here, the matrix material may be cured in the future to become the matrix layer 111 of the flexible tactile actuator 10 according to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1.

자성입자 투입 단계(92)는, 앞서 서술한 매트릭스 소재 투입 단계(91)와 동시에 또는 전후에 진행되는 단계로서, 혼합을 위한 틀에 주입된 매트릭스 소재에 자성을 띄는 가루, 합금, 합금 가루 및 합성체 중 하나 이상으로 구성된 자성입자(112)를 투입하는 단계일 수 있고, 매트릭스 소재 내부에 자성입자(112)를 삽입하는 단계일 수 있다.The magnetic particle input step 92 is a step that proceeds at the same time or before and after the matrix material input step 91 described above, and powders, alloys, alloy powders, and synthesis that exhibit magnetic properties in the matrix material injected into the frame for mixing. It may be a step of inserting the magnetic particles 112 composed of one or more of the sieves, and may be a step of inserting the magnetic particles 112 into the matrix material.

혼합 단계(93)는, 자성입자 투입 단계(92)이후에 진행될 수 있고, 매트릭스 소재 내부의 자성입자(112)들이 고르게 분포할 수 있도록, 혼합하는 단계일 수 있고, 예를 들어, 물리적으로 매트릭스 소재 및 자성입자(112)를 뒤섞어주는 단계일 수 있다.The mixing step 93 may be performed after the magnetic particle input step 92, and may be a step of mixing so that the magnetic particles 112 inside the matrix material can be evenly distributed. For example, the physical matrix It may be a step of mixing the material and the magnetic particles 112.

경화제 투입 단계(94)는, 매트릭스 소재를 경화시키기 위한 단계로서,The curing agent input step 94 is a step for curing the matrix material,

매트릭스 소재를 고체화시킴으로써 자성입자(112)가 매트릭스 소재 안에서 고정될 수 있도록 경화제가 투입될 수 있다.By solidifying the matrix material, a curing agent may be added so that the magnetic particles 112 may be fixed in the matrix material.

예를 들어, 경화제 투입 단계(94)는, 도 17과 같이, 혼합 단계(93) 이후에 수행될 수 있지만, 후술할 자기장 인가 단계(95) 이전에 매트릭스 소재가 완전히 경화되지만 않는다면, 어떠한 순서로 진행되어도 무방할 수 있다.For example, the curing agent input step 94 may be performed after the mixing step 93, as shown in FIG. 17, but if the matrix material is not completely cured before the magnetic field application step 95 to be described later, in any order It can be done even if it proceeds.

자기장 인가 단계(95)는, 매트릭스 소재에 일정한 방향으로 자기장을 인가하여, 자성입자(112)를 배열시키는 단계일 수 있다. 자기장 인가 단계(95)는, 도 18을 참조하여 후술하기로 한다.The magnetic field applying step 95 may be a step of arranging the magnetic particles 112 by applying a magnetic field to the matrix material in a predetermined direction. The magnetic field application step 95 will be described later with reference to FIG. 18.

절단 단계(96)는, 경화제 투입 단계(94) 및 자기장 인가 단계(95)를 거쳐서 형성된 촉각 전달부를 여러 부분으로 절단하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 절단 단계(96)에서, 촉각 전달부는 일정한 크기 및 형상으로 절단되어 복수개의 촉각 전달부(11)로 나뉘어 질 수 있다. 절단 단계(96)에 의하면, 1회의 공정을 통해 복수 개의 촉각 전달부(11)를 형성할 수 있으므로 제조 비용 및 시간을 절약할 수 있다. 한편, 절단 단계(96)는 생략될 수 있음은 물론이다.The cutting step 96 may be a step of cutting the tactile transmission unit formed through the step of introducing the curing agent 94 and the step of applying a magnetic field 95 into several parts. For example, in the cutting step 96, the tactile transmission unit may be cut into a certain size and shape and divided into a plurality of tactile transmission units 11. According to the cutting step 96, since a plurality of tactile transmission units 11 can be formed through one process, manufacturing cost and time can be saved. On the other hand, it goes without saying that the cutting step 96 may be omitted.

탄성 부재 부착 단계(97)는, 촉각 전달부(11)에 탄성 부재(12)를 부착하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(12)의 적어도 일부는 촉각 전달부(11)의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면과 면 접촉하도록 부착될 수 있다.The elastic member attaching step 97 may be a step of attaching the elastic member 12 to the tactile transmission unit 11. For example, at least a portion of the elastic member 12 may be attached to surface contact with any one of the upper and lower surfaces of the tactile transmission unit 11.

자기장 생성부 부착 단계(98)는, 탄성 부재(12)의 적어도 일부를 자기장 생성부(13)의 상면에 면 접촉하도록 부착시키는 단계일 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(12)의 양단부를 외측 또는 내측으로 절곡시키고, 절곡된 양단부를 자기장 생성부(13)의 일면에 면 접촉하도록 부착시킬 수 있다.The attaching step 98 of the magnetic field generating unit may be a step of attaching at least a portion of the elastic member 12 to the upper surface of the magnetic field generating unit 13 so as to be in surface contact. For example, both ends of the elastic member 12 may be bent outwardly or inwardly, and both ends of the bent ends may be attached so as to contact one surface of the magnetic field generating unit 13.

도 18은 일 실시 예에 따른 자기장 인가 단계를 나타내는 도면이다.18 is a diagram illustrating a step of applying a magnetic field according to an exemplary embodiment.

도 18을 참조하면, 일 실시 예에 따른 자기장 인가 단계(95)는, 매트릭스 소재 내부의 자성입자(112)들을, 고르게 배열시키고, 매트릭스 소재 및 자성입자(112)로 형성되는 촉각 전달부(11)가 향후 동작할 상하 방향에 대하여 수직한 방향으로, 자성입자(112)가 균일하게 배치될 수 있도록, 촉각 전달부(11)의 상하 방향으로 자기장을 인가해주는 단계일 수 있다.Referring to FIG. 18, in the magnetic field application step 95 according to an embodiment, the magnetic particles 112 inside the matrix material are evenly arranged, and the tactile transmission unit 11 formed of the matrix material and the magnetic particles 112 ) May be a step of applying a magnetic field in the vertical direction of the tactile transmission unit 11 so that the magnetic particles 112 may be uniformly disposed in a direction perpendicular to the vertical direction to be operated in the future.

예를 들어, 자기장의 방향은 상에서 하 또는 하에서 상 어느 방향이건 무방할 수 있고, 자기장 인가 단계(95)는, 경화제 투입 단계(94)에서 투입된 경화제로 인해, 매트릭스 소재가 완전히 경화될 때까지 지속될 수 있다.For example, the direction of the magnetic field may be either top or bottom, and the magnetic field application step 95 is continued until the matrix material is completely cured due to the hardener introduced in the hardener input step 94. I can.

예를 들어, 경화제 투입 단계(94)는, 도 17과 같이, 자기장 인가 단계(95) 이전에 수행될 수도 있지만, 자기장 인가 단계(95)가 진행되는 도중에 수행되어도 무방할 수 있다. 한편, 자기장 인가 단계(95)는 생략될 수도 있음을 밝혀둔다.For example, the curing agent input step 94 may be performed before the magnetic field application step 95, as shown in FIG. 17, but may be performed while the magnetic field application step 95 is in progress. On the other hand, it should be noted that the magnetic field application step 95 may be omitted.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as the described structure, device, etc. are combined or combined in a form different from the described method, or in other components or equivalents. Even if substituted or substituted by, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (17)

외부 자기장에 반응하여 분극이 가능한 자성입자 및 상기 자성입자를 함유하는 매트릭스 레이어를 포함하고, 휘어질 수 있는 촉각 전달부;
상기 촉각 전달부의 하방에 위치하고, 상기 촉각 전달부에 자기장을 발생시키는 자기장 생성부; 및
적어도 일부가 상기 자기장 생성부의 상면에 면 접촉하고, 상기 촉각 전달부의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면과 면 접촉하도록 고정되는 막 형상의 탄성 부재를 포함하는 플렉시블 촉각 액추에이터.
A tactile transmission unit including magnetic particles capable of polarization in response to an external magnetic field and a matrix layer containing the magnetic particles, and capable of being bent;
A magnetic field generating unit located below the tactile transmission unit and generating a magnetic field on the tactile transmission unit; And
A flexible tactile actuator including a membrane-shaped elastic member, at least partially in contact with an upper surface of the magnetic field generating unit and fixed to surface contact with any one of an upper surface and a lower surface of the tactile sensation transmission unit.
 제 1 항에 있어서,
상기 탄성 부재의 탄성 계수는, 상기 촉각 전달부의 탄성 계수보다 작은 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 1,
The elastic modulus of the elastic member is smaller than the elastic modulus of the tactile transmission unit.
 제 1 항에 있어서,
상기 탄성 부재의 양 단부는 각각 내측 또는 외측으로 절곡되고, 상기 절곡된 양 단부는 상기 자기장 생성부의 상면에 부착되고,
상기 촉각 전달부는, 상기 탄성 부재의 상면에 고정되는 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 1,
Both ends of the elastic member are bent inward or outward, respectively, and both ends of the bent are attached to an upper surface of the magnetic field generating unit,
The tactile transmission unit is a flexible tactile actuator fixed to an upper surface of the elastic member.
 제 1 항에 있어서,
상기 촉각 전달부는,
상기 탄성 부재의 하면에 고정되는 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 1,
The tactile transmission unit,
Flexible tactile actuator fixed to the lower surface of the elastic member.
 외부 자기장에 반응하여 분극이 가능한 자성입자 및 상기 자성입자를 함유하는 매트릭스 레이어를 포함하고, 휘어질 수 있는 촉각 전달부;
상기 촉각 전달부의 하방에 위치하고, 상기 촉각 전달부에 자기장을 발생시키는 자기장 생성부;
상기 자기장 생성부의 상측에 위치하고, 상측이 개방된 형상을 갖는 탄성 부재; 및
상기 탄성 부재의 상측을 커버하도록 상기 탄성 부재에 연결되는 폴리머 커버를 포함하고,
상기 촉각 전달부의 상면은 상기 폴리머 커버의 하면에 면 접촉하도록 고정되는 플렉시블 촉각 액추에이터.
A tactile transmission unit including magnetic particles capable of polarization in response to an external magnetic field and a matrix layer containing the magnetic particles, and capable of being bent;
A magnetic field generating unit located below the tactile transmission unit and generating a magnetic field on the tactile transmission unit;
An elastic member located on the upper side of the magnetic field generating unit and having an open upper side; And
And a polymer cover connected to the elastic member to cover an upper side of the elastic member,
The flexible tactile actuator is fixed so that the upper surface of the tactile transmission unit is in surface contact with the lower surface of the polymer cover.
 제 5 항에 있어서,
상기 폴리머 커버는, 상기 탄성 부재의 두께보다 얇고, 상기 탄성 부재의 재질보다 유연한 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 5,
The polymer cover is a flexible tactile actuator that is thinner than a thickness of the elastic member and more flexible than a material of the elastic member.
 제 1 항에 있어서,
상기 촉각 전달부는 자기유변탄성체인 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 1,
The tactile transmission unit is a flexible tactile actuator that is a magnetorheological elastic body.
 제 1 항에 있어서,
상기 자기장 생성부는 휘어질 수 있는 유연한 소재로 형성되는 촉각 액추에이터
The method of claim 1,
The magnetic field generating unit is a tactile actuator formed of a flexible material that can bend
 제 1 항에 있어서,
상기 자기장 생성부는,
절연 필름; 및
상기 절연 필름의 양 면 중 어느 하나의 면에 인쇄되며, 원형, 타원형 또는 다각형의 모양으로 복수회 감긴 형상을 갖는 제 1 자기장 생성 회로를 포함하는 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 1,
The magnetic field generating unit,
Insulating film; And
A flexible tactile actuator comprising a first magnetic field generating circuit printed on either side of the insulating film and wound a plurality of times in a circular, elliptical, or polygonal shape.
 제 9 항에 있어서,
상기 자기장 생성부는,
상기 절연 필름의 양면 중 다른 하나의 면에 인쇄되며, 원형, 타원형 또는 다각형의 모양으로 복수회 감긴 형상을 갖는 제 2 자기장 생성 회로를 더 포함하는 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 9,
The magnetic field generating unit,
A flexible tactile actuator further comprising a second magnetic field generating circuit printed on the other side of the insulating film and wound a plurality of times in a circular, oval, or polygonal shape.
 제 1 항에 있어서,
상기 자기장 생성부는,
접착제로 접착되는 복수 개의 연성회로기판을 포함하고,
상기 복수 개의 연성회로기판은 각각, 자기장을 생성하기 위한 자기장 생성 회로를 포함하는 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 1,
The magnetic field generating unit,
It includes a plurality of flexible circuit boards bonded with an adhesive,
Each of the plurality of flexible circuit boards includes a magnetic field generating circuit for generating a magnetic field.
 제 1 항에 있어서,
상기 촉각 전달부는,
적어도 일부분이 상기 자기장 생성부로부터 상방으로 이격되어 설치되고, 이격된 높이는 0.1mm 이상 3mm 이하인 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 1,
The tactile transmission unit,
At least a portion of the flexible tactile actuator is installed to be spaced upward from the magnetic field generating unit, and the spaced height is 0.1mm or more and 3mm or less.
 제 1 항에 있어서,
상기 매트릭스 레이어의 인장강도는 0.02 N/mm^2 이상 8.85 N/mm^2 이하이고,
상기 매트릭스 레이어의 연신률은 65% 이상 700% 이하인 플렉시블 촉각 액추에이터
The method of claim 1,
The tensile strength of the matrix layer is 0.02 N/mm^2 or more and 8.85 N/mm^2 or less,
Flexible tactile actuator with an elongation of 65% or more and 700% or less of the matrix layer
 제 1 항에 있어서,
상기 탄성 부재는, 0.5GPa 이상 6.1GPa 이하의 영률 값을 가지는 폴리머로 형성되는 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 1,
The elastic member is a flexible tactile actuator formed of a polymer having a Young's modulus value of 0.5 GPa or more and 6.1 GPa or less.
 제 1 항에 있어서,
상기 촉각 전달부는,
상기 촉각 전달부의 부피 대비 상기 자성입자의 함유량이 4 vol% 이상 60 vol% 이하인 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 1,
The tactile transmission unit,
A flexible tactile actuator in which the content of the magnetic particles relative to the volume of the tactile transmission unit is 4 vol% or more and 60 vol% or less.
 제 1 항에 있어서,
상기 탄성 부재는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리이미드 소재 중 어느 하나 이상의 소재를 포함하여 형성되는 플렉시블 촉각 액추에이터.
The method of claim 1,
The elastic member is a flexible tactile actuator formed of at least one of polyethylene terephthalate and polyimide material.
 미리 마련된 틀에 매트릭스 소재를 투입하는 매트릭스 소재 투입 단계;
상기 매트릭스 소재에 자성입자를 투입하는 자성 입자 투입 단계;
상기 매트릭스 소재 및 자성 입자를 고르게 뒤섞이도록 혼합하는 단계;
상기 매트릭스 소재에 경화제를 투입하는 경화제 투입 단계;
촉각 전달부의 상하 방향으로 자기장을 인가해주는 자기장 인가 단계;탄성 부재의 적어도 일부가 상기 촉각 전달부의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면과 면 접촉하도록 부착시키는 탄성 부재 부착 단계; 및
상기 탄성 부재의 적어도 일부를 자기장 생성부의 상면에 면 접촉하도록 부착시키는 자기장 생성부 부착 단계를 포함하는 플렉시블 촉각 액추에이터의 제조 방법.A matrix material input step of introducing a matrix material into a pre-prepared frame;
Injecting magnetic particles into the matrix material;
Mixing the matrix material and magnetic particles to be evenly mixed;
Adding a curing agent to the matrix material;
Applying a magnetic field for applying a magnetic field in the vertical direction of the tactile transmission unit; Attaching an elastic member so that at least a portion of the elastic member is in surface contact with one of the upper and lower surfaces of the tactile transmission unit; And
A method of manufacturing a flexible tactile actuator comprising attaching a magnetic field generating unit to attach at least a portion of the elastic member to the upper surface of the magnetic field generating unit in surface contact.
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